به عنوان تأمین کننده باتری های قدرت انگیزه ، درک روشهای تخمین پیشرفته (SOC) بسیار مهم است. مقرون به صرفه باتری نشان دهنده ظرفیت موجود باتری نسبت به حداکثر ظرفیت آن است که معمولاً به عنوان درصد بیان می شود. تخمین دقیق SOC برای بهینه سازی عملکرد باتری ، اطمینان از ایمنی باتری و افزایش عمر باتری ضروری است. در این وبلاگ ، ما روشهای مختلف تخمین SOC را برای باتری های قدرت انگیزه بررسی خواهیم کرد.
1. روش شمارش کولوم
روش شمارش کولوم ، که به عنوان روش ادغام آمپر ساعت نیز شناخته می شود ، یکی از ساده ترین و متداول ترین تکنیک های تخمین SOC است. این روش SOC را با ادغام جریان جریان در داخل و خارج از باتری به مرور زمان محاسبه می کند.
اصل اساسی مبتنی بر این واقعیت است که تغییر در بار باتری برابر با انتگرال جریان با توجه به زمان است. از نظر ریاضی ، می توان آن را بیان کرد:
[soc (t) = soc (t_0)+\ frac {1} {c_ {دارای رتبه}} \ int_ {t_0}^{t} i (\ tau) d \ tau]
جایی که (SOC (T)) در زمان (T) ، (SoC (T_0)) مقادیر اولیه در زمان (T_0) است ، (C_ {دارای رتبه}) است ، و (I (I (\ tau))) جریان فعلی از طریق باتری در زمان (\ tau) است.
مزایای:
- اجرای ساده: فقط نیاز به اندازه گیری جریان و دانستن SOC اولیه و ظرفیت رتبه بندی شده باتری دارد.
- نظارت واقعی - زمان: این می تواند تخمین مداوم SOC را در حین کار باتری ارائه دهد.
مضرات:
- خطای اولیه SOC: هر خطایی در مقدار اولیه SOC با گذشت زمان جمع می شود و منجر به برآورد نادرست SOC می شود.
- خطای اندازه گیری فعلی: خطاهای در اندازه گیری فعلی ، مانند جبران یا سر و صدا ، همچنین می توانند خطاهای تخمین قابل توجهی ایجاد کنند.
- خود تخلیه باتری: این روش برای تخلیه باتری به حساب نمی آید ، که می تواند منجر به بیش از حد تخمین SOC در دوره های طولانی شود.
2. روش ولتاژ مدار باز (OCV)
روش ولتاژ مدار باز مبتنی بر رابطه بین ولتاژ مدار باز (OCV) باتری و وضعیت آن - از شارژ است. هر شیمی باتری دارای منحنی OCV - SOC مشخصه است که می تواند از طریق آزمایش آزمایشی تعیین شود.
برای استفاده از این روش ، باتری باید برای مدت کافی (معمولاً چند ساعت) در حالت استراحت باشد تا به یک OCV پایدار برسد. پس از اندازه گیری OCV ، SOC مربوطه را می توان از منحنی OCV - SOC از پیش تعیین شده بدست آورد.
مزایای:
- دقت بالا: هنگامی که باتری در حال استراحت است و OCV به طور دقیق اندازه گیری می شود ، این روش می تواند تخمین SOC نسبتاً دقیق را ارائه دهد.
- مستقل از سابقه باتری: به هزینه گذشته باتری یا تاریخ تخلیه متکی نیست.
مضرات:
- زمان - مصرف: نیاز به باتری برای مدت طولانی در حالت استراحت دارد ، که برای برنامه های زمان واقعی عملی نیست.
- اثر هیسترزیس: برخی از شیمی درمانی باتری اثر هیسترزیس را نشان می دهند ، جایی که منحنی OCV - SoC در هنگام شارژ و تخلیه متفاوت است و تخمین SOC پیچیده تر می شود.
3. روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)
طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی روشی است که امپدانس یک باتری را در طیف وسیعی از فرکانس ها اندازه گیری می کند. امپدانس یک باتری مربوط به فرآیندهای داخلی الکتروشیمیایی آن است و می تواند اطلاعاتی در مورد وضعیت باتری - از - شارژ ارائه دهد.
با تجزیه و تحلیل طیف امپدانس ، پارامترهای امپدانس خاص را می توان شناسایی کرد که با SOC در ارتباط است. به عنوان مثال ، مقاومت انتقال بار و ظرفیت دو لایه می تواند با SOC تغییر کند.
مزایای:
- غیر تهاجمی: نیازی به جداسازی باتری یا ایجاد مزاحمت در عملکرد طبیعی آن ندارد.
- می تواند اطلاعات اضافی را ارائه دهد: علاوه بر تخمین SOC ، EIS همچنین می تواند اطلاعات مربوط به سلامت باتری و پیری را ارائه دهد.
مضرات:
- اندازه گیری و تجزیه و تحلیل پیچیده: برای اندازه گیری طیف امپدانس به تجهیزات تخصصی نیاز دارد و تجزیه و تحلیل طیف اغلب پیچیده است و به الگوریتم های پیشرفته نیاز دارد.
- وابستگی فرکانس: رابطه بین امپدانس و SOC می تواند وابسته به فرکانس باشد و دامنه فرکانس بهینه ممکن است برای شیمیایی های مختلف باتری و شرایط کار متفاوت باشد.
4 روش مبتنی بر مدل
روشهای مبتنی بر مدل از مدل های ریاضی برای توصیف رفتار باتری و تخمین SOC استفاده می کنند. دو نوع مدل اصلی وجود دارد: مدل های مدار معادل و مدل های الکتروشیمیایی.
مدلهای مدار معادل
مدلهای مدار معادل باتری را به عنوان ترکیبی از اجزای الکتریکی مانند مقاومت ، خازن و منابع ولتاژ نشان می دهند. متداول ترین مدل مدار معادل مدل Thevenin است که از یک منبع ولتاژ مدار باز ، مقاومت سری و یک مدار RC موازی تشکیل شده است.
پارامترهای مدل مدار معادل آن را می توان از طریق آزمایش آزمایشی شناسایی کرد و SOC را می توان با استفاده از یک الگوریتم تخمین حالت ، مانند فیلتر کالمن یا فیلتر کلمن گسترده تخمین زد.
مزایای:
- نسبتاً ساده: اجرای آنها در مقایسه با مدل های الکتروشیمیایی آسان تر است و می توانند دقت تخمین SOC خوبی را ارائه دهند.
- برنامه واقعی - زمان: آنها می توانند برای برآورد واقعی - SoC در هنگام کار باتری استفاده شوند.
مضرات:
- دقت مدل: دقت تخمین SOC به صحت مدل مدار معادل و شناسایی پارامتر بستگی دارد.
- تنوع پارامتر: پارامترهای مدل مدار معادل می تواند با دما ، SOC و پیری باتری متفاوت باشد که می تواند بر دقت تخمین SOC تأثیر بگذارد.
مدلهای الکتروشیمیایی
مدل های الکتروشیمیایی مبتنی بر فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی موجود در باتری هستند ، مانند انتشار یون ، انتقال بار و واکنش الکترود. این مدل ها می توانند توضیحات دقیق تر و دقیق تری از رفتار باتری در مقایسه با مدل های مدار معادل ارائه دهند.
با این حال ، مدل های الکتروشیمیایی پیچیده تر و محاسباتی گران تر هستند و به تعداد زیادی پارامترها نیاز دارند.
5 روشهای ترکیبی
روشهای ترکیبی دو یا چند روش فوق را برای استفاده از نقاط قوت مربوطه و غلبه بر محدودیت های آنها ترکیب می کنند. به عنوان مثال ، یک روش ترکیبی ممکن است روش شمارش کولوم را با روش OCV ترکیب کند.
روش شمارش Coulomb می تواند برآورد واقعی SOC را در حین کار باتری ارائه دهد ، در حالی که می توان از روش OCV به صورت دوره ای برای اصلاح خطاهای انباشته شده روش شمارش کولوم استفاده کرد.
مزایای:
- دقت بهبود یافته: با ترکیب روشهای مختلف ، دقت کلی تخمین SOC می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد.
- سازگاری: روشهای ترکیبی می توانند با شیمی درمانی مختلف باتری ، شرایط عملیاتی و الزامات کاربردی سازگار باشند.
مضرات:
- افزایش پیچیدگی: اجرای روشهای ترکیبی پیچیده تر است و به منابع محاسباتی بیشتری نیاز دارد.
برنامه های باتری های قدرت انگیزه و تخمین SOC
باتری های قدرت با انگیزه در برنامه های مختلف مانند استفاده می شوند ، مانندسبد گلف و باتری وسیله نقلیه گشت و گذارباموتور سیکلت الکتریکی و باتری اسکوتروتباتری شروع موتوربشر
در چرخ دستی های گلف و وسایل نقلیه گشت و گذار ، تخمین دقیق SOC برای اطمینان از این که وسیله نقلیه می تواند سفر مورد نظر خود را بدون اتمام قدرت انجام دهد ، ضروری است. یک روش تخمین قابل اعتماد SOC می تواند به راننده کمک کند تا مسیر و برنامه شارژ را به طور مؤثرتری برنامه ریزی کند.
برای موتور سیکلت های الکتریکی و اسکوتر ، تخمین SOC برای ارائه یک نشان دقیق از دامنه باقیمانده برای سوار بسیار مهم است. این اطلاعات برای ایمنی و راحتی سوار مهم است ، زیرا به آنها امکان می دهد سفرهای خود را برنامه ریزی کرده و ایستگاه های شارژ را از قبل پیدا کنند.
در برنامه های شروع موتور ، تخمین SOC می تواند به جلوگیری از خرابی باتری و اطمینان از شروع موتور قابل اطمینان کمک کند. با نظارت بر SOC ، سیستم الکتریکی وسیله نقلیه می تواند اقدامات مناسبی مانند کاهش مصرف برق اجزای الکتریکی غیر ضروری را برای حفظ بار باتری انجام دهد.
پایان
تخمین دقیق حالت - از - جنبه مهمی در مدیریت باتری قدرت انگیزه است. روشهای مختلف تخمین SOC دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و انتخاب روش به عوامل مختلفی مانند نیازهای کاربردی ، شیمی باتری و منابع موجود بستگی دارد.
ما به عنوان یک تأمین کننده باتری با قدرت ، ما متعهد هستیم که باتری های با کیفیت بالا را تهیه کنیم و از مشتریان خود با راه حل های دقیق تخمین SOC پشتیبانی کنیم. اگر به باتری های قدرت انگیزه ما علاقه مند هستید یا در مورد تخمین SOC سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث بیشتر و مذاکره تهیه با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا نیازهای باتری خود را برآورده کنیم.
منابع
- پلت ، GL (2004). فیلتر کامل کالمن برای سیستم های مدیریت باتری بسته های باتری HEV مبتنی بر LIPB: قسمت 1. پس زمینه. مجله منابع انرژی ، 134 (2) ، 252 - 261.
- Chen ، Z. ، & Rincon - Munoz ، OA (2010). طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی باتری های لی - یونی برای وضعیت آنلاین - از - شارژ و وضعیت - از تخمین سلامت. مجله منابع قدرت ، 195 (17) ، 5532 - 5542.
- Dubarry ، M. ، & Liaw ، توسط (2006). حالت - از - شارژ و تخمین ظرفیت باتری لیتیوم - یون با استفاده از ولتاژ مدار باز - مدار در مقابل حالت - از شارژ. مجله منابع انرژی ، 161 (1) ، 136 - 144.